Analýza a optimalizace Hairpin vinutí vysokootáčkových trakčních motorů elektrických vozidel

Abstract

Práce pojednává o novodobých technologiích vinutí elektrických strojů. Je zde psáno o různých typech vodičů vinutí, jako třeba hairpin a tvarovaná licna. Jsou zde popsány jejich výhody a nevýhody. Dále je zde ukázáno, jaké typy vinutí se u vysokootáčkových strojů dají použít, jako třeba bezdrážkové či toroidní vinutí. Dále je zde ukázáno několik způsobů chlazení vinutí stroje, jako třeba chlazení olejem či za pomoci chladících kanálů. Dále se tato práce zaměřuje na požadavky trakčních elektrických strojů. Je zde ukázáno, jaké lze použít technologie pro dosažení zmíněných požadavků a jaké z nich plynou důsledky. Je zde ukázáno, jaký vliv bude mít zvolený tvar a materiál vodiče. Dále jsou zde popsány možné topologie vinutí zaměřené na použití v trakčních strojích. Je zde psáno, jaké možné typy vinutí se používají a jakých výhod s nimi lze dosáhnout. V této práci je provedeno vyhodnocení modelu synchronního stroje z hlediska nežádoucích vlivů magnetického pole na vodiče vinutí. V této práci se dále analyzuje vliv magnetického pole na provozní charakteristiky konkrétního stroje s ohledem na jeho účinnost. Jsou zde analyzovány různé varianty vinutí jak z hlediska materiálu tak z hlediska geometrie s ohledem k schopnosti těchto variant potlačit nežádoucí vlivy magnetického pole na statorové vinutí u vybraného stroje.This work discusses modern technologies for winding of electric machines. It describes various types of winding conductors, such as hairpin and formed litz wire. Their advantages and disadvantages are outlined. Additionally, the types of windings that can be used in high-speed machines, such as slotless or toroidal windings, are shown. Several methods of cooling the windings of the machine, such as oil cooling or cooling with the help of cooling channels, are also presented. Furthermore, this work focuses on the requirements of traction electric machines. It shows what technologies can be used to meet these requirements and the consequences of their use. It illustrates the impact of the chosen conductor shape. Possible winding topologies aimed at use in traction machines are also described. It discusses the possible types of windings used and the advantages that can be achieved with them. This paper evaluates the model of a synchronous machine in terms of the undesirable effects of the magnetic field on the winding conductors. This work further analyzes the influence of the magnetic field on the operational characteristics of a specific machine with regard to its efficiency. It discusses various winding variations in terms of both material and geometry, with respect to their ability to suppress undesirable effects of the magnetic field on the stator winding of the selected machine.